JP2000113902A

JP2000113902A - アルカリ二次電池

Info

Publication number: JP2000113902A
Application number: JP10284208A
Authority: JP
Inventors: Toshiji Yukizono; 利治柚木園; Yoshihiro Morifuji; 義広森藤; Toshiki Sato; 俊毅佐藤; Atsushi Nishiwaki; 篤西脇; Masashi Kondo; 政志近藤
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1998-10-06
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】三次元構造を有する導電性基板を含む正極に
起因する絶縁不良が防止され、充放電サイクル寿命に優
れるアルカリ二次電池を提供する。【解決手段】３次元構造の導電性基板を含む正極と負
極をセパレータを介して渦巻き状に捲回した電極群及び
アルカリ電解液を具備するアルカリ二次電池において、
前記正極３の巻き始め部分の外側に配置された主セパレ
ータ５に副セパレータ１４が融着され、融着面積は主セ
パレータの面積の１％以下に相当し、融着箇所は４箇所
以上であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セパレータを改良
したアルカリ二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ二次電池としては、ニッケルカ
ドミウム二次電池や、ニッケル水素二次電池が知られて
いる。近年のＰＣ（パーソナルコンピュータ）や携帯電
話の普及により高容量電池の要求が高まっていること
と、環境問題から、アルカリ二次電池としてはニッケル
水素二次電池が主流になってきている。ニッケル水素二
次電池は一般的に円筒形構造の電池と角形構造の電池が
知られている。

【０００３】円筒形ニッケル水素二次電池は、例えば、
水酸化ニッケルを含むペーストが耐アルカリ性金属多孔
体のような３次元構造の導電性基板に充填された構造を
有する正極と、水素吸蔵合金を含むペーストがパンチド
メタルのような２次元構造の導電性基板に充填された構
造を有する負極との間にセパレータ（例えば、ポリオレ
フィン製不織布を主体とするものからなる）を介して渦
巻き状に捲回することにより電極群を作製し、前記電極
群及びアルカリ電解液を容器内に収納し、前記容器の開
口部を封口することにより製造される。図７にこの電極
群の巻き始め部分の断面図を示す。図７に示すように、
負極２１の巻き始め部分と正極２２の巻き始め部分、及
び正極２２の巻き始め部分と２周目の負極２１とは、そ
れぞれ一枚のセパレータ２３で隔てられている。

【０００４】しかしながら、前述したようにニッケル水
素二次電池の正極には三次元構造を有する導電性基板が
使用されているため、正極の端部にバリと呼ばれるひげ
状金属が発生しやすい。また、電極群を作製する際、正
極の巻き始め部分は一番小さい屈曲半径で捲回されるた
め、クラックを生じやすい。従って、電極群の巻き始め
部分を前述した図７に示す構造にすると、正極の巻き始
め端部のバリや、電極群作製時に正極の巻き始め部分に
生じたクラックがセパレータを貫通しやすいため、絶縁
不良発生率が高いという問題点がある。

【０００５】この絶縁不良は、ニッケル水素二次電池の
高容量化に伴いより頻繁に生じるようになってきた。す
なわち、ニッケル水素二次電池の高容量化を図るには、
容器内に収納する電極群の容積を増加させる、つまり正
極、負極の容積を増加させる必要がある。単純に体積を
増加させることは正負極の厚み増加を意味する。過度に
厚みが増加すると電極群の容器内への収納が不可能にな
るため、セパレータや、導電性基板の厚さを薄くした
り、あるいは電極群を作製する際に使用する巻芯の径を
細くするなどの対策を講じる。これらの対策は、絶縁不
良の発生率を助長する傾向がある。

【０００６】このようなことから、特公昭６１−３１９
４１号では、正極の巻き始め部分の外側に配置された主
セパレータの正極面側にこのセパレータよりも長さが短
い副セパレータを融着させることが提案されている。こ
の提案では、渦巻き形電極群を作製する際に副セパレー
タが剥がれたり、よれたりしないようにするため、副セ
パレータの全面が主セパレータに融着されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、副セパ
レータの全面を主セパレータに融着させると、副セパレ
ータと主セパレータとの接合面全体の繊維が溶融してフ
ィルム化するため、副セパレータにより二重化されてい
る部分の保液性が低下し、充放電サイクル寿命が短くな
るという問題点がある。

【０００８】本発明は、三次元構造を有する導電性基板
を含む正極に起因する絶縁不良が防止され、充放電サイ
クル寿命に優れるアルカリ二次電池を提供しようとする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルカリ
二次電池は、３次元構造の導電性基板を含む正極と負極
をセパレータを介して渦巻き状に捲回した電極群及びア
ルカリ電解液を具備するアルカリ二次電池において、前
記正極の巻き始め部分の外側に配置された主セパレータ
に副セパレータが融着され、融着面積は主セパレータの
面積の１％以下に相当し、融着箇所は４箇所以上である
ことを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるアルカリ二
次電池（円筒形アルカリ二次電池）を図１〜図３を参照
して説明する。

【００１１】図１は本発明に係るアルカリ二次電池（例
えば、円筒形アルカリ二次電池）を示す部分切欠斜視
図、図２は図１の電極群の巻き始め部分を示す断面図、
図３は主セパレータと副セパレータの融着方法の一例を
示す模式図である。

【００１２】図１に示すように、有底円筒状の容器１内
には、電極群２が収納されている。この電極群２は、正
極３と負極４をその間に副セパレータが固定された主セ
パレータ５を介在してスパイラル状に捲回することによ
り作製される。前記負極４は、前記電極群２の最外周に
配置されて前記容器１と電気的に接触している。アルカ
リ電解液は、前記容器１内に収容されている。中央に孔
６を有する円形の第１の封口板７は、前記容器１の上部
開口部に配置されている。リング状の絶縁性ガスケット
８は、前記封口板７の周縁と前記容器１の上部開口部内
面の間に配置され、前記上部開口部を内側に縮径するカ
シメ加工により前記容器１に前記封口板７を前記ガスケ
ット８を介して気密に固定している。正極リード９は、
一端が前記正極２に接続、他端が前記封口板７の下面に
接続されている。帽子形状をなす正極端子１０は、前記
封口板７上に前記孔６を覆うように取り付けられてい
る。ゴム製の安全弁１１は、前記封口板７と前記正極端
子１０で囲まれた空間内に前記孔６を塞ぐように配置さ
れている。中央に穴を有する絶縁材料からなる円形の押
え板１２は、前記正極端子１０上に前記正極端子１０の
突起部がその押え板１２の前記穴から突出されるように
配置されている。外装チューブ１３は、前記押え板１２
の周縁、前記容器１の側面及び前記容器１の底部周縁を
被覆している。

【００１３】図２に示すように、前記電極群５の巻き始
め部分においては、正極３の巻き始め部分と負極４の
間、及び負極４と２周目の正極３の間に主セパレータ５
がそれぞれ介在されている。主セパレータ５よりも長さ
が短い副セパレータ１４は、１周目の主セパレータ５の
負極面側に巻き始め端部が正極３の巻き始め端部より先
行（捲回方向を後方とする）した状態で融着されてい
る。副セパレータ１４の後方部分は、前述した１周目の
主セパレータ５を介して正極３の巻き始め部分と対向し
ている。なお、副セパレータ１４の巻き始め端部と正極
３の巻き始め端部が同位置にあっても良い。

【００１４】前記主セパレータ５と前記副セパレータ１
４との融着方法について説明する。

【００１５】融着箇所は、４箇所以上にする。例えば４
箇所にするには、図３に例示されるように、副セパレー
タ１４の四隅を融着箇所１５とすると良い。融着箇所を
３箇所以下にすると、取り扱い時や渦巻き形電極群作製
時に主セパレータから副セパレータが剥がれやすくなる
ため、正極に含まれる三次元構造の導電性基板に起因す
る絶縁不良を低減することが困難になる。また、主セパ
レータから副セパレータが剥がれやすいと、生産性が損
なわれる。

【００１６】融着面積は、主セパレータ５の面積の１％
以下に相当する大きさにする。ここで、主セパレータの
面積とは、主セパレータの片面の面積を意味する。融着
面積が主セパレータの面積の１％を越えると、主セパレ
ータと副セパレータの接合面におけるフィルム化した領
域の割合が高くなるため、副セパレータにより二重化さ
れた箇所の保液性が低下し、二次電池の充放電サイクル
寿命が短くなる。融着面積のより好ましい範囲は、０．
５０％以下である。

【００１７】融着は、例えば、超音波融着や、熱融着な
どを採用することができる。中でも、超音波融着が望ま
しい。

【００１８】次に、前記正極３、負極４、主セパレータ
５、副セパレータ１４およびアルカリ電解液について説
明する。

【００１９】１）正極３この正極３は、活物質である水酸化ニッケル粒子、導電
材料および結着剤を含む正極材料が３次元構造を有する
導電性基板に担持された構造を有する。

【００２０】前記水酸化ニッケル粒子としては、例えば
単一の水酸化ニッケル粒子、または亜鉛、コバルト、ビ
スマス、銅のような金属を金属ニッケルと共に共沈され
た水酸化ニッケル粒子を用いることができる。特に、後
者の水酸化ニッケル粒子を含む正極は、高温状態におけ
る充電効率をより一層向上することが可能になる。

【００２１】前記導電材料としては、例えば金属コバル
ト、三酸化コバルト（Ｃｏ₂Ｏ₃）や、一酸化コバルト
（ＣｏＯ）などのコバルト酸化物、水酸化コバルト（Ｃ
ｏ（ＯＨ）₂）のようなコバルト水酸化物等を挙げるこ
とができる。

【００２２】前記結着剤としては、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、スチレ
ンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の疎水性ポリマー、カル
ボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルシメチルセルロース（ＨＰＭ
Ｃ）、ポリアクリル酸ナトリウム（ＳＰＡ）、ポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）等の親水性ポリマー：等を挙げ
ることができる。前記結着剤としては、前述したポリマ
ーから選ばれる２種又は、３種以上を用いることができ
る。なお、前記ポリテトラフルオロエチレンはディスパ
ージョンの形態で用いることができる。

【００２３】前記３次元構造を有する導電性基板として
は、例えばニッケル、ステンレスまたはニッケルメッキ
が施された樹脂などから形成されたスポンジ状、繊維
状、もしくはフェルト状の多孔質構造を有するもの等を
挙げることができる。

【００２４】この正極３は、例えば活物質である水酸化
ニッケル粒子に導電材料を添加し、結着剤および水と共
に混練してペーストを調製し、このペーストを３次元構
造を有する導電性基板に充填し、乾燥した後、加圧成形
することにより作製される。

【００２５】２）負極４前記負極４は、水素吸蔵合金、導電材及び結着剤を含む
負極材料が導電性基板に充填された構造を有する。

【００２６】前記水素吸蔵合金としては、例えば、Ｌａ
Ｎｉ₅、ＭｍＮｉ₅（Ｍｍはミッシュメタル）、ＬｍＮ
ｉ₅（ＬｍはＬａ富化したミッシュメタル）、これら合
金のＮｉの一部を少なくともＡｌ及びＭｎで置換した多
元素系のものを挙げることができる。前述した多元素系
の水素吸蔵合金は、Ｎｉの置換元素としてＡｌ及びＭｎ
の他に、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ及びＢか
ら選ばれる少なくとも１種の元素を含んでいても良い。
中でも、一般式ＬｎＮｉ_wＣｏ_xＡｌ_yＭｎ_z（ただ
し、Ｌｎは希土類元素、原子比ｗ、ｘ，ｙ，ｚはそれぞ
れ３．３０≦ｗ≦４．５０、０．５０≦ｘ≦１．１０、
０．２０≦ｙ≦０．５０、０．０５≦ｚ≦０．２０で、
かつその合計値が４．９０≦ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ≦５．５０
を示す）で表されるものを用いることが好ましい。

【００２７】前記導電材としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を用いることができる。

【００２８】前記結着剤としては、前述した正極で説明
したのと同様な種類のものの中から選ばれる１種以上を
用いることができる。

【００２９】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、金網などの二次元基板
や、フェルト状金属多孔体や、スポンジ状金属多孔体な
どの三次元基板を挙げることができる。

【００３０】前記負極４は、例えば、以下の（１）、
（２）に説明する方法により作製することができる。

【００３１】（１）前記水素吸蔵合金の粉末に導電材を
添加し、結着剤および水と共に混練してペーストを調製
し、このペーストを導電性基板に充填し、乾燥した後、
加圧成形することにより製造される。

【００３２】（２）前記水素吸蔵合金の粉末に導電材及
び結着剤を添加し、混練してシート化し、得られたシー
トを導電性基板に積層することにより製造される。

【００３３】前記負極４としては、前述したペースト式
水素吸蔵合金負極や、ドライ式水素吸蔵合金負極の代わ
りに焼結式水素吸蔵合金負極を用いることができる。

【００３４】３）主セパレータ５この主セパレータ５は、例えば、ポリアミド繊維製不織
布、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィ
ン繊維製不織布、またはこれらの不織布に親水性官能基
を付与したものから形成することができる。親水性官能
基の付与方法としては、例えば、ビニルモノマーのグラ
フト重合を採用することができる。

【００３５】前記主セパレータを構成する繊維の平均径
は、０．１〜１０μｍにすることが好ましい。より好ま
しい範囲は３〜４μｍである。

【００３６】前記主セパレータの厚さは、１００〜２０
０μｍにすることが好ましい。

【００３７】前記主セパレータの目付量は、４０〜６０
ｇ／ｍ²にすることが好ましい。

【００３８】４）副セパレータ１４この副セパレータ１４は、前述した主セパレータ５で説
明したのと同様なものから形成することができる。

【００３９】前記副セパレータを構成する繊維の平均径
は、０．１〜１０μｍにすることが好ましい。より好ま
しい範囲は３〜４μｍである。

【００４０】前記副セパレータの厚さは、５０〜１５０
μｍにすることが好ましい。

【００４１】前記副セパレータの目付量は、２０〜４０
ｇ／ｍ²にすることが好ましい。

【００４２】５）アルカリ電解液このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の混合液、
水酸化カリウム（ＫＯＨ）とＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨ
とＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等を用いることができ
る。

【００４３】以上説明した本発明に係るアルカリ二次電
池によれば、３次元構造の導電性基板を含む正極の巻き
始め部分の外側に配置された主セパレータに副セパレー
タを融着し、融着面積を主セパレータの面積の１％以下
にし、かつ融着箇所を４箇所以上にすることによって、
取り扱い時や渦巻き形電極群作製時に主セパレータが副
セパレータから剥がれたり、ずれたりするのを防止する
ことができると共に、主セパレータと副セパレータから
なる二重化部分の保液性を十分なものにすることができ
る。この副セパレータを少なくとも正極の巻き始め部分
と対向させることによって、前記正極の巻き始め端部に
バリが存在していたり、あるいは電極群作製中に前記正
極の巻き始め部分にクラックが生じて新たにバリが発生
した際に、前記副セパレータがこれらバリに対するバリ
アとなり、バリが負極に到達するのを防止することがで
きるため、絶縁不良を防止することができる。従って、
正極に含まれる３次元構造の導電性基板に起因する絶縁
不良が回避され、充放電サイクル寿命が長いアルカリ二
次電池を提供することができる。

【００４４】また、前記正極の巻き始め部分の外側に配
置された主セパレータの負極面側に副セパレータを前述
したような条件で融着させることによって、前記正極の
巻き始め部分の外側面に主に主セパレータからアルカリ
電解液が供給されることとなり、アルカリ電解液の供給
条件が内側面の場合とほぼ同様になるため、正極の巻き
始め部分のアルカリ電解液の分布が偏るのを抑制するこ
とができ、充放電反応が極部的に生じるのを抑えること
ができる。従って、このような構成にすることによっ
て、絶縁不良を防止することができ、かつ長寿命が得ら
れるという効果の他に、優れた内圧特性を実現すること
ができる。

【００４５】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。

【００４６】（例１）＜ペースト式正極の作製＞水酸化ニッケル粉末９０重量
部および一酸化コバルト粉末１０重量部からなる混合粉
体に、カルボキシルメチルセルロース０．２５重量部、
ポリアクリル酸ナトリウム０．２５重量部、ポリテトラ
フルオロエチレンのディスパージョン（比重１．５、固
形分６０重量％）を固形分換算で３．０重量部添加して
混練することによりペーストを調製した。つづいて、こ
のペーストを３次元構造の導電性基板としてのニッケル
メッキ繊維基板内に充填し、乾燥し、ローラプレスを行
って圧延し、３７．７ｍｍ×３７．０ｍｍに裁断するこ
とによりペースト式正極を作製した。

【００４７】＜ペースト式負極の作製＞市販のランタン
富化したミッシュメタルＬｍおよびＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、
Ａｌ、を用いて高周波炉によって、ＬｍＮｉ_4.0Ｃｏ
_0.4Ｍｎ_0.3Ａｌ_0.3の組成からなる水素吸蔵合金を作
製した。前記水素吸蔵合金を機械粉砕し、これを２００
メッシュの篩を通過させた。得られた水素吸蔵合金１０
０重量部に対してポリアクリル酸ナトリウム０．５重量
部、カルボキシルメチルセルロース０．１２５重量部、
ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン（比重
１．５、固形分０．６重量％）２．５重量部および導電
材としてカーボン粉末１．０重量部を水５０重量部と共
に混合することによって、ペーストを調製した。得られ
たペーストをパンチドメタルに塗布、乾燥した後、圧延
成形し、３７．７ｍｍ×５９．０ｍｍに裁断することに
よってペースト式負極を作製した。

【００４８】＜主セパレータの作製＞ポリプロピレン樹
脂からスパンボンド法によって繊維径が１０μｍの長繊
維からなり、目付け量が６０．０ｇ／ｍ²で、厚さが
０．１６ｍｍの不織布を作製した。つづいて、表面が平
滑な第一ロールと、表面に複数のピンポイント状の凹凸
が形成された第二ロールとを互いに対向して配置し、こ
れらロールを互いに反対方向に回転させると共に１３０
℃に加熱した後、これらロール間に前記不織布を通過さ
せた。次いで、前記不織布に紫外線を照射した後、アク
リル酸水溶液に浸漬してアクリル酸を除去し、乾燥し、
４０．０ｍｍ×９６．０ｍｍに裁断することにより主セ
パレータを作製した。

【００４９】＜副セパレータの作製＞ポリプロピレン樹
脂からスパンボンド法によって繊維径が１０μｍの長繊
維からなり、目付け量が２６．０ｇ／ｍ²で、厚さが
０．１０ｍｍの不織布を作製した。つづいて、表面が平
滑な第一ロールと、表面に複数のピンポイント状の凹凸
が形成された第二ロールとを互いに対向して配置し、こ
れらロールを互いに反対方向に回転させると共に１３０
℃に加熱した後、これらロール間に前記不織布を通過さ
せた。次いで、前記不織布に紫外線を照射した後、アク
リル酸水溶液に浸漬してアクリル酸を除去し、乾燥し、
４０．０ｍｍ×９．０ｍｍに裁断することにより副セパ
レータを作製した。

【００５０】＜副セパレータ融着＞得られた主セパレー
タに副セパレータを電極群において副セパレータが主セ
パレータを介して少なくとも正極の巻き始め部分と対向
するような位置に超音波によって融着し、一部が二重化
されたセパレータを得た。超音波条件は周波数自動追尾
定振幅制御によって、周波数２１ｋＨｚ、発振時間０．
２ｓｅｃとした。また、融着箇所は、前述した図３に示
すように副セパレータの四隅とした。各融着領域の大き
さは、１．０ｍｍ×１．０ｍｍとした。融着面積は、主
セパレータの片側面積に対して０．１０％とした。

【００５１】次いで、前記負極と前記正極との間に前述
した二重化セパレータを介装し、前述した図２に示すよ
うに、前記正極の巻き始め部分の外側に前記二重化セパ
レータを副セパレータ部が表になるように配し、副セパ
レータ部の巻き始め端部を正極巻き始め端部より先行
（捲回方向が後方）させ、かつ副セパレータ部の後方部
分を主セパレータ部を介して正極巻き始め部分と対向さ
せ、渦巻状に捲回することにより電極群を作製した。

【００５２】このような電極群を有底円筒状容器に収納
した後、７Ｎの水酸化カリウムおよび１Ｎの水酸化リチ
ウムからなるアルカリ電解液を収容し、封口等を行うこ
とにより前述した図１に示す構造を有し、公称容量が５
５０ｍＡｈであるＡＡＡサイズの円筒型ニッケル水素二
次電池を組み立てた。

【００５３】（実施例２）実施例１と同様な主セパレー
タに実施例１と同様な副セパレータを電極群において副
セパレータが主セパレータを介して少なくとも正極の巻
き始め部分と対向するような位置に超音波によって融着
し、一部が二重化されたセパレータを得た。超音波条件
は実施例１と同様にした。また、図４の（ａ）に示すよ
うに、融着箇所１５は、副セパレータ１４の四隅とし
た。各融着領域の大きさは、２．０ｍｍ×２．０ｍｍと
した。融着面積は、主セパレータの片側面積に対して
０．４２％とした。

【００５４】次いで、実施例１と同様な負極と正極との
間に前述した二重化セパレータを介装し、実施例１と同
様にして渦巻状に捲回することにより電極群を作製し
た。

【００５５】得られた電極群から前述した実施例１と同
様にして円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００５６】（実施例３）実施例１と同様な主セパレー
タに実施例１と同様な副セパレータを電極群において副
セパレータが主セパレータを介して少なくとも正極の巻
き始め部分と対向するような位置に超音波によって融着
し、一部が二重化されたセパレータを得た。超音波条件
は実施例１と同様にした。また、図４の（ｂ）に示すよ
うに、融着箇所１５は、副セパレータ１４の四隅と、副
セパレータ１４の長手方向に沿う両端部の中央の合計６
箇所とした。各融着領域の大きさは、１．０ｍｍ×１．
０ｍｍとした。融着面積は、主セパレータの片側面積に
対して０．１６％とした。

【００５７】次いで、実施例１と同様な負極と正極との
間に前述した二重化セパレータを介装し、実施例１と同
様にして渦巻状に捲回することにより電極群を作製し
た。

【００５８】得られた電極群から前述した実施例１と同
様にして円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００５９】（参照例１）実施例１と同様な主セパレー
タに実施例１と同様な副セパレータを電極群において副
セパレータが主セパレータを介して少なくとも正極の巻
き始め部分と対向するような位置に超音波によって融着
し、一部が二重化されたセパレータを得た。超音波条件
は実施例１と同様にした。また、図５の（ａ）に示すよ
うに、融着箇所１５は、副セパレータ１４の上端及び下
端の合計２箇所とした。各融着領域の大きさは、４．０
ｍｍ×８．０ｍｍとした。融着面積は、主セパレータの
片側面積に対して１．６７％とした。

【００６０】次いで、実施例１と同様な負極と正極との
間に前述した二重化セパレータを介装し、実施例１と同
様にして渦巻状に捲回することにより電極群を作製し
た。

【００６１】得られた電極群から前述した実施例１と同
様にして円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００６２】（参照例２）実施例１と同様な主セパレー
タに実施例１と同様な副セパレータを電極群において副
セパレータが主セパレータを介して少なくとも正極の巻
き始め部分と対向するような位置に超音波によって融着
し、一部が二重化されたセパレータを得た。超音波条件
は実施例１と同様にした。また、図５の（ｂ）に示すよ
うに、融着箇所１５は、副セパレータ１４の上端及び下
端の合計２箇所とした。各融着領域の大きさは、８．０
ｍｍ×８．０ｍｍとした。融着面積は、主セパレータの
片側面積に対して３．３３％とした。

【００６３】次いで、実施例１と同様な負極と正極との
間に前述した二重化セパレータを介装し、実施例１と同
様にして渦巻状に捲回することにより電極群を作製し
た。

【００６４】得られた電極群から前述した実施例１と同
様にして円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００６５】（比較例１）前述した実施例１で説明した
のと同様な正極及び負極の間に、前述した実施例１で説
明したのと同様な主セパレータのみを介装し、渦巻き状
に捲回することにより電極群を作製した。

【００６６】得られた電極群から前述した実施例１と同
様にして円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００６７】（比較例２）実施例１と同様な主セパレー
タに実施例１と同様な副セパレータを電極群において副
セパレータが主セパレータを介して少なくとも正極の巻
き始め部分と対向するような位置に超音波によって融着
し、一部が二重化されたセパレータを得た。超音波条件
は実施例１と同様にした。また、図５の（ｃ）に示すよ
うに、融着箇所１５は、副セパレータ１４の全面とし
た。融着面積は、主セパレータの片側面積に対して９．
３７％であった。

【００６８】次いで、実施例１と同様な負極と正極との
間に前述した二重化セパレータを介装し、実施例１と同
様にして渦巻状に捲回することにより電極群を作製し
た。

【００６９】得られた電極群から前述した実施例１と同
様にして円筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。

【００７０】実施例１〜３，参照例１〜２及び比較例１
〜２の二次電池について、電極群を１００００個ずつ作
製し、各電極群を容器内へ収納したものに４００Ｖの電
圧を１０ＭΩの抵抗値で０．１ｍｓｅｃ加え、通電した
ものを絶縁不良と判定し、その結果を下記表１に示す。

【００７１】

【表１】

【００７２】前記表１から明らかなように、正極の巻き
始め部分の外側に配置された主セパレータに副セパレー
タが融着され、融着箇所が４箇所以上で、融着面積が主
セパレータの面積の１％以下に相当する構成の電極群を
備えた実施例１〜３の二次電池は、絶縁不良率が１．０
％以下であることがわかる。

【００７３】これに対し、副セパレータを用いない電極
群を備えた比較例１の二次電池は、絶縁不良率が実施例
１〜３に比べて高いことがわかる。

【００７４】実施例１〜３，参照例１〜２及び比較例１
〜２の二次電池について、２５℃、３６時間放置した
後、０．１ＣｍＡで１５時間かけて充電を行い、３０分
休止した後、１．０ＣｍＡで１．５時間かけて電池電圧
が１．０Ｖになるまで放電を行った。

【００７５】次いで、これら二次電池に１．０ＣｍＡで
１５０％充電した後、３０分の休止時間を置き、１．０
ＣｍＡで電池電圧が１．０Ｖに到達するまで放電する充
放電を３００回繰り返し、初期容量に対する放電容量の
関係（初期容量を１００％とする）を図６に示す。

【００７６】前記図６から明らかなように、実施例１〜
３の二次電池は、副セパレータの無い比較例１と同等の
充放電サイクル寿命を維持できることがわかる。

【００７７】これに対し、副セパレータの融着箇所が２
箇所で、主セパレータの面積に対する融着面積比率が１
％を越える構成の電極群を備える参照例１，２の二次電
池と、副セパレータの全面が主セパレータに融着されて
いる構成の電極群を備える比較例２の二次電池は、実施
例１〜３に比べてサイクル寿命が短いことがわかる。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、正
極に含まれる３次元構造の導電性基板に起因する絶縁不
良が防止され、長寿命なアルカリ二次電池を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるアルカリ二次電池の一例を示す
部分切欠斜視図。

【図２】図１のアルカリ二次電池の電極群の巻き始め部
分を示す断面図。

【図３】主セパレータと副セパレータの融着方法の一例
を示す模式図。

【図４】主セパレータと副セパレータの融着方法の別な
例を示す模式図。

【図５】参照例１〜２及び比較例２のニッケル水素二次
電池における主セパレータと副セパレータの融着方法を
示す模式図。

【図６】実施例１〜３，参照例１〜２及び比較例１〜２
のニッケル水素二次電池におけるサイクル数と放電容量
との関係を示す特性図。

【図７】従来のアルカリ二次電池の電極群の巻き始め部
分を示す断面図。

【符号の説明】

３…正極、４…負極、５…主セパレータ、１４…副セパレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤俊毅東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内 (72)発明者西脇篤東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内 (72)発明者近藤政志東京都品川区南品川３丁目４番10号東芝電池株式会社内Ｆターム(参考） 5H021 BB11 CC17 5H028 AA01 AA05 BB05 CC13 HH00 HH01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元構造の導電性基板を含む正極と負
極をセパレータを介して渦巻き状に捲回した電極群及び
アルカリ電解液を具備するアルカリ二次電池において、前記正極の巻き始め部分の外側に配置された主セパレー
タに副セパレータが融着され、融着面積は主セパレータ
の面積の１％以下に相当し、融着箇所は４箇所以上であ
ることを特徴とするアルカリ二次電池。
【請求項２】前記副セパレータは、前記正極の巻き始
め部分の外側に配置された主セパレータの負極面側に融
着されることを特徴とする請求項１記載のアルカリ二次
電池。